Giáo án Vật lí 10 Tiết 31: Cân bằng của một vật có mặt chân đế

TUẦN 16	 	NGÀY SOẠN 5/12/2015
TIẾT 31	 	NGÀY DẠY: 08/12/2015
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
I. MỤC TIÊU:
1. Về kiến thức:
Phân biệt được các dạng cân bằng: bền, không bền và cân bằng phiếm định.
Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
2. Về kỹ năng và năng lực:	
a. Kĩ năng
Xác định được dạng cân bằng của vật.
Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ.
Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong việc giải các bài tập.
Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.
b. Năng lực:
	- Kiến thức : K1, K2, K3, K4
 	- Phương pháp: P1, P2, P5,P4,P6, P8
	-Trao đổi thông tin: X1, X4, X5, X6, X8
	- Cá thể: C1
3. Thái độ:
 - Yêu thích môn học và vận dụng vào thực tế
4. Trọng tâm
	- Các dạng cân bằng, điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế 
II. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên: 
Các thí nghiệm theo hình 20.2, 20.3, 20.4 và 20.6 SGK:
2. Học sinh: 
Ôn lại kiến thức về momen lực. 
III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC:
Phương pháp tìm tòi,điều tra, nêu vấn đề, giải quyết vấn đề, dạy học tương tác
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1( 5 phút) : Ổn định lớp 
- Kiểm tra sĩ số
 	- Kiểm tra bài cũ : + Hãy phát biểu qui tắc Momen lực viết công thức?
- Bài mới :
Hoạt động 2( 15 phút):: Phân biệt ba dạng cân bằng.
Các năng lực cần đặt
Hoạt động của Giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
*P1: Đặt ra câu hỏi Vật ở trạng thái cân bằng khi điều kiện cân bằng được thỏa mãn. Nhưng liệu trạng trạng thái cân bằng của các vật khác nhau có giống nhau không ?
*K4-P2- P4: Giải thích tại sao thước đứng yên ? (Áp dụng qui tắc momen để giải thích)
*K4-P2- P4-P6: Nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
*P1: Thế nào là cân bằng không bền ?
*K4-P2- P4-P6: Nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
*P1: Thế nào là cân bằng bền ?
*K4-P2- P4-P6: Nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
*P1: Thế nào là cân bằng phiếm định ?
*P1-P3: Nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng khác nhau ?
*X3-X6-P4: So sánh điểm đặt của trọng lực hay trọng tâm của vật của vật trong 3 trường hợp ?
Đặt vẫn đề: Vật ở trạng thái cân bằng khi điều kiện cân bằng được thỏa mãn. Nhưng liệu trạng trạng thái cân bằng của các vật khác nhau có giống nhau không ? Trong bài này ta sẽ nghiên cứu để tìm ra tính chất khác nhau của các trạng thái cân bằng hay các dạng cân bằng.
Để thước ở 3 vị trí cân bằng theo 3 hình 20.2, 20.3 và 20.4 SGK.
Giải thích tại sao thước đứng yên ? (Áp dụng qui tắc momen để giải thích)
Trở lại TN 20.2 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do tính chất này nên việc giữ cho vật cân bằng rất khó, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng không bền.
Thế nào là cân bằng không bền ?
Ở TN 20.3 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do tính chất này nên không dễ làm cho thước lệch khỏi VTCB, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng bền.
Thế nào là cân bằng bền ?
Ở TN 20.4 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do vật đứng yên tại mọi vị trí, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng phiếm định.
Thế nào là cân bằng phiếm định ?
Nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng khác nhau ?
Gợi ý: Nguyên nhân làm vật quay ra xa hay trở về vị trí ban đầu là gì ?
So sánh điểm đặt của trọng lực hay trọng tâm của vật của vật trong 3 trường hợp ?
Do ở cả 3 trường hợp trọng lực của thước có giá đi qua trục quay nên có momen bằng không, do đó trọng lực không có tác dụng làm quay thước nên thước ở trạng thái cân bằng.
Khi bị lệch thước sẽ quay ra xa vị trí cân bằng. Vì khi bị lệch thì trọng tâm có giá không đi qua trục quay, gây ra momen làm thước quay theo chiều ra xa vị trí ban đầu.
Là khi bị lệch khỏi VTCB vật không tự trở về vị trí ban đầu.
Khi bị lệch thước sẽ quay về vị trí cân bằng. Vì khi bị lệch thì trọng tâm có giá không đi qua trục quay, gây ra momen làm thước quay theo chiều trở về vị trí ban đầu.
Là khi bị lệch khỏi VTCB vật tự trở về vị trí ban đầu.
Khi bị lệch thước sẽ tiếp tục đứng yên ở vị trí mới và giá của trọng lực luôn đi qua trục quay.
Khi bị lệch khỏi VTCB vật luôn đứng yên ở vị trí mới.
Do tác dụng của trọng lực.
Cân bằng không bền: trọng tâm ở vị trí cao nhất; cân bằng bền: trọng tâm ở vị trí thấp nhất; cân bằng phiếm định: trọng tâm ở vị trí không đổi.
I. Các dạng cân bằng:
 O
H.20.2 H.20.3
H. 20.4
1.Cân bằng không bền:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra khỏi VTCB thì vật không tự trở về vị trí ban đầu
2.Cân bằng bền:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra khỏi VTCB thì vật tự quay về vị trí ban đầu
3.Cân bằng phiếm đinh:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch VTCB, thì vật tiếp tục cân bằng ở vị trí mới này.
Hoạt động 3( 10 phút):: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
*P1: Mặt chân đế là gì ?
*P1-P4-P6-K4 : Ví dụ: Cái cốc đặt trên bàn, bàn, ghế trên sàn nhà: có mặt chân đế là phần nào ?
Trả lời C1 ?
*P1 : Vậy điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì ?
Yêu cầu HS đọc SGK để tìm hiểu khái niệm mặt chân đế là gì ?
Ví dụ: Cái cốc đặt trên bàn, bàn, ghế trên sàn nhà: có mặt chân đế là phần nào ?
Trả lời C1 ?
Nhận xét vị trí giá của trọng lực so với mặt chân đế trong mỗi trường hợp ?
Vậy điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì ?
Đọc SGK, nêu định nghĩa mặt chân đế.
Hoàn thành yêu cầu C1.
Tại vị trí 1, 2, 3 giá của trọng lực đi qua mặt chân đế, vật cân bằng. Tại vị trí 4 giá của trọng lực không đi qua mặt chân đế, vật bị ngã.
Giá của trọng lực phải đi qua mặt chân đế.
II.Cân bằng của một vật có mặt chân đế:
1.Mặt chân đế:
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc.
2.Điều kiện cân bằng:
Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên mặt chân đế).
Hoạt động 4( 10 phút): Nghiên cứu mức vững vàng của cân bằng
*K2-K3-P1: Hãy nhận xét tính vững vàng trong 3 trường hợp dựa vào độ lớn lực tác dụng ?
Mức vững vàng phụ thuộc vào các yếu tố nào ? (So sánh vị trí trọng tâm và diện tích mặt chân đế)
Muốn tăng mức vững vàng của cân bằng ta làm thế nào ?
Trả lời C2 ?
*K4-P1: Gợi ý : chú ý đến vị trí trọng tâm, khi xe qua đường nghiêng thì thì mặt chân đế thay đổi ? trong con lật đật phần đáy có khối lượng rất lớn so với phần còn lại.
Các trạng thái cân bằng không chỉ khác nhau về dạng mà còn khác nhau về mức vững vàng
Tác dụng lực theo phương ngang cho đến khi hộp đỗ.
Hãy nhận xét tính vững vàng trong 3 trường hợp dựa vào độ lớn lực tác dụng ?
Mức vững vàng phụ thuộc vào các yếu tố nào ? (So sánh vị trí trọng tâm và diện tích mặt chân đế)
Muốn tăng mức vững vàng của cân bằng ta làm thế nào ?
Trả lời C2 ?
Gợi ý : chú ý đến vị trí trọng tâm, khi xe qua đường nghiêng thì thì mặt chân đế thay đổi ? trong con lật đật phần đáy có khối lượng rất lớn so với phần còn lại.
 Ở vị trí 3 lực tác dụng nhỏ nhất rồi đến vị trí 2, 1. Do đó mức vững vàng nhất lần lượt là vị trí 1, 2, 3.
Phụ thuộc vào độ cao của trọng tâm và diện tích mặt chân đế.
Hạ thấp vị trí trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế.
Thảo luận và trả lời C2
Ở đáy con lật đật nặng nên trọng tâm bị hạ thấp, do đó nó khó rơi ra khỏi mặt chân đế nên con lật đật không thể đổ.
3.Mức vững vàng của cân bằng.
Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế. Muốn tăng mức vững vàng thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế.
Hoạt động 5 ( 5 phút ) : Củng cố và dặn dò
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Củng cố:
- Có 3 dạng cân bằng: không bền, bền và phiếm định, vị trí trọng tâm của từng dạng.
- Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
- Mức vững vàng của cân bằng.
Dặn dò:
- Học bài, làm bài tập 4, 5, 6 SGK và bài tập trong SBT.
-Ôn lại các kiến thức về: vận tốc góc, định luật II Niutơn và momen lực.
Ghi nhận và trả lời câu hỏi của GV
- Ghi nhận nhiệm vụ về nhà
V. PHẦN PHỤ LỤC:
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Mức vững vàng của cân bằng không phụ thuộc vào
	A diện tích của mặt chân đế. 
	B độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế. 
	C sự rắn chắc của vật. 
	D độ cao của trọng tâm.
Câu 2: Dựa vào kiến thức mức vững vàng của vật có mặt chân đế, cho biết vì sao xe chở hàng hóa nặng, cồng kềnh quá tải khi đi qua đoạn đường cong thường dễ bị lật đổ?
A. Trọng tâm xe quá cao.	B. Sự rắn chắc của vật.
C. Diện tích mặt chân đế lớn.	D. Trọng tâm xe quá thấp.
VI. RÚT KINH NGHIỆM:
.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................